가스_대량가스 첫 입문(1)

반도체 공장 Fab에서 사용되는 가스는 크게 벌크 가스 시스템과 특수 가스 시스템 두 가지로 구분됩니다.

벌크 가스 시스템(Bulk Gas): 대량으로 사용되는 여러 가지 가스 , 질소(N2), 산소(O2), 수소(H2), 아르곤(AR), 헬륨(He) 및 압축 공기(CDA)를 포함합니다.

1. 벌크 가스 시스템 개요

가스 공급 시스템은 주로 가스 공급 시스템과 파이프라인 시스템으로 구성됩니다. 가스 공급 시스템에는 가스 공급원, 정화, 품질 모니터링 및 기타 부품이 포함됩니다. 일반적으로 가스원은 생산공장과 독립된 주유소(Gas Yard)에 설치하고, 가스 정화는 생산공장 내 전용 정화실(Purifier Room)에 설치하는 것이 그 목적이다. 고순도 가스 전송 거리 보장 가스 품질을 보장할 뿐만 아니라 비용도 절감할 수 있습니다. 일반적으로 고순도 가스 이송용 배관에는 SUS 316L EP급 배관을 사용합니다. 정제된 고순도 가스는 정화실에서 보조생산층(Sub Fab) 또는 생산작업장의 이중마루 아래로 이송되어 배관망을 형성하고 최종적으로 2차 배관시스템(Sub Fab)을 통해 각 생산설비로 보내집니다. 연결).

그 중 질소는 전체 Fab 제조에 사용되는 양 중 가장 많은 양이며, 사용처의 다양한 품질 요구 사항에 따라 일반 질소(GN2)와 공정 정제 질소(PN2)로 구분됩니다.

N2 공급 시스템 구성도

2. 대용량 가스 공급 시스템

2.1 주유소

2.1.1 첫째, 가장 합리적인 선택 공장에서 요구하는 가스 소비량과 경제적인 가스 공급을 기준으로 이루어져야 합니다.

개요에서 언급한 바와 같이 질소는 가장 일반적으로 사용되는 가스이며 용도에 따라 다음과 같은 가스 공급 방법을 고려할 수 있습니다.

1) 액체 질소 저장 탱크를 사용합니다. 탱크 정기적으로 차량에 채워지고, 고압의 액체가스는 증발기(Vaporizer)를 거쳐 기체상태로 증발되어 공장에서 사용됩니다. 이 방법은 일반 반도체 공장의 가스 소비량이 적당할 때 더 적합하며, 현재 가장 일반적으로 사용되는 방법이기도 합니다.

기화기

2) 공기 분리 장치를 사용하여 현장에서 질소를 생산합니다. 이는 N2가 대량으로 사용되는 상황에 적합합니다. 집적 회로 칩 제조 공장에서는 종종 이 방법을 사용하여 가스를 공급하고 백업용 액체 질소 저장 탱크를 설치합니다.

3) 산소와 아르곤은 증발기가 장착된 초저온 액체 산소 저장 탱크를 통해 공급되는 경우가 많습니다.

산소 및 아르곤 공급의 개략도

4) 수소는 기체 형태로 공급되며 일반적으로 생산 요구 사항을 충족하기 위해 실린더 번들(Bundle)을 사용할 수 있습니다. 가스 소비량이 많은 경우 튜브 트레일러를 사용하여 가스를 공급할 수 있지만 도로 화재 안전 승인 등의 요인으로 인해 중국에서는 이 방법을 거의 사용하지 않습니다. 나는 우리나라의 마이크로 전자 산업이 급속히 발전함에 따라 관련 안전 규정이 더욱 완전해지고 튜브 트레일러 가스 공급 방식이 더 자주 사용될 것이라고 믿습니다. 사용되는 수소의 양이 상당히 많은 경우에는 물 전기분해 장치를 이용하는 등 현장 수소 생산이 필요하다.

수소 및 헬륨 공급 개요도

5) 헬륨은 기체 형태로 공급되며 일반적으로 생산 요구 사항을 충족하기 위해 실린더 번들(Bundle)을 사용할 수 있습니다. 가스 소비량이 많은 경우에는 Tube Trailer/ISO 탱커를 사용하여 가스를 공급할 수 있습니다.

6) 압축공기는 주로 Gas Yard의 Compressor를 통해 생성되며, Dryer에 의해 흡착된 후 건조하고 깨끗한 압축공기를 얻게 되는데 이를 CDA라고 합니다. CDA는 일반적으로 모든 산업에서 사용됩니다. 반도체 Fab에서 사용되는 압력은 일반 산업보다 약간 높으며 일반적으로 8.5bar 이상입니다.

주유소 전반에 걸쳐 여러 가지 문제에 특별한 주의를 기울여야 합니다.

우선 수소 공급 시스템과 산소 공급 시스템의 안전을 심각하게 고려해야 합니다. 주유소의 안전을 위해 평면도는 관련 국가 및 산업 안전 규정을 준수해야 합니다.

둘째, 공기 공급 압력을 설계할 때 최종 사용자 지점의 압력 요구 사항을 참조할 뿐만 아니라 정수기, 필터 및 배관 시스템의 압력 강하도 고려해야 합니다.

2.2 가스 정화 및 여과

2.2.1 가스 품질 요구 사항

현재 벌크 가스의 순도 요구 사항은 종종 ppb 수준에 도달하며 생산 공정은 라인에는 대량 가스가 필요하지 않습니다. 가스 품질 요구 사항이 더 높습니다.

따라서 주유소에서 생산공장의 정제실까지 벌크가스를 이송하여 정화할 때에는 스테인리스 파이프를 사용해야 하며, 가스는 정화기를 통과하여 불순물을 제거한 후 필터를 통과하게 됩니다. 입자(입자)를 제거합니다. 안전상의 이유로 수소 정화실은 일반적으로 별도의 공간으로 설계되며 방폭 및 방폭 요구 사항이 있습니다.

2.2.2 정화기

현재 중국에서 사용되는 가스 정화기는 주로 SAES, Taiyo, Toyo, JPC, ATTO 등이 있다. 정화기는 다양한 작동 원리에 따라 다양한 가스를 정화할 수 있습니다.

일반적으로 N2 및 O2 정화기는 촉매 흡착 방식을 주로 사용하며, Ar, H2, He 정화기는 게터 효과가 가장 우수하며 H2 정화기도 게터 방식과 결합된 촉매 흡착을 주로 사용합니다.

CDA는 일반적으로 가열식 흡착 건조기를 사용하여 압축 공기를 건조합니다. 흡착식 건조기는 흡착제(활성 알루미나, 실리카겔, 분자체)의 수분 흡착 특성을 이용하여 압축 공기의 수분 함량을 감소시킵니다. 일반적으로 배출 가스의 이슬점을 -40도 이상으로 만들 수 있습니다.

디자인에서 주목해야 할 점은 가스정화기마다 그에 어울리는 공공작업이 필요하다는 점이다. 예를 들어, 촉매 흡착 N2 정화기는 재생을 위해 고순도 수소가 필요하고, 촉매 흡착 정화기는 냉각수가 필요합니다. 따라서 관련 유틸리티 라인은 가스 정화실 내에 연결되어야 합니다.

CDA 건조기 후단의 실내 배관은 결로 문제에 주의가 필요합니다. 설계 시 충분히 고려되지 않은 배관이 많았으며, 특히 일부 배관에서는 결로 현상이 심각했습니다. 벽에 가까운 파이프로 인해 벽에 심각한 손상이 발생하면 특정 충격이 발생합니다.

2.3 가스 품질 모니터링

정화 및 여과 후 벌크 가스의 품질을 모니터링하여 순도 및 입자 크기 지표가 실제 공정 요구 사항보다 높은지 관찰해야 합니다. 현재 초점은 가스 내 산소 함량, 수분 함량 및 입자 크기에 대한 온라인 연속 모니터링에 있으며, CO, CO2 및 THC 불순물에 대한 간헐적 모니터링이 사용되며 조건이 허용되면 Fab도 지속적으로 모니터링됩니다. 테스트 결과는 다른 테스트 매개변수(예: 압력, 유량 등)와 함께 제어실의 SCADA(감시 제어 및 날짜 획득) 시스템으로 전송됩니다. 동시에 필요한 단위나 조직과도 데이터를 공유할 수 있습니다.

2.4 가스 공급 시스템의 신뢰성 문제

마이크로일렉트로닉스 산업은 투입과 생산이 매우 크기 때문에 가스 공급이 중단되면 막대한 경제적 손실이 발생합니다. 따라서 가스 공급 시스템 작동의 안전성과 신뢰성이 설계 시 충분히 고려되어야 합니다. 현장 가스 생산을 채택하는 경우 백업을 위한 가스 저장 공급 시스템을 설정해야 하는 경우가 많습니다.

각 가스 정화기는 백업용으로 하나씩 있어야 합니다. 이는 하나의 청정기가 비정상이 될 경우 적시에 백업 청정기로 전환하는 것을 방지합니다. 가스 공급의 안정성을 보장합니다.